在寒冷的冬天，當一股寒流襲擊之後，風小天晴，氣溫緩升，這時人們會感到空氣越來越污濁，如果地面層空氣濕度較大，則濃霧遮天蔽日，空氣污染更加嚴重，對人體健康構成威脅。所有這些，都是由於大氣結構出現「逆溫」現象的結果。

一般情況下，大氣溫度隨著高度增加而下降，每上升一百公尺，溫度降低攝氏○‧六度左右。即是說在數千公尺以下，總是低層大氣溫度高、密度小，高層大氣溫度低，密度大，顯得「頭重腳輕」。這種氣層結構容易發生上下翻滾即「對流」運動，可將近地面層的污染物向高空乃至遠方疏散，從而使城市上空污染程度減輕。因而在通常情況下，城市上空為輕度污染，對人體健康影響不大。

可是在某些天氣條件下，城市上空的大氣結構會出現氣溫隨高度增加而升高的反常現象，從而導致大氣層結構「腳重頭輕」，氣象學家稱之為「逆溫」，發生逆溫現象的大氣層稱為「逆溫層」。它像一層厚厚的被子罩在上空，上下層空氣減少了流動，近地面層大氣污染物「無路可走」，只好原地不動，越積越多。

導致「逆溫」現象的原因有多種。對於中國冬季來說，主要是地面輻射冷卻作用而導致近地面層氣溫迅速下降。當寒流襲擊過後，地面受冷氣團控制，天晴風小氣溫低，特別到了晚上，地面熱量大量地向高空散發（輻射），使近地面氣溫迅速下降，而上層大氣溫度下降較慢，從而出現上暖下冷的所謂「逆溫」現象。